Литосфера. Состав земной коры.

Стр 1 из 3Следующая ⇒

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экология»

Вариант № 15

Выполнил: студентка

3 курса заочной формы обучения

направление: 080301 «Строительство»

группа 1333-24:

Николайчук И.А.

Проверила: Храмцева В.Г

Великие Луки

1. Классификация основных направлений и дисциплин современной экологии.

Экология (от греч. ойкос - дом и логос — учение) — наука о законах взаимодействия живых организмов со средой их обитания.

Основателем экологии считается немецкий биолог Э. Геккель (1834- 1919 гг.), который впервые в 1866 г. употребил термин «экология». Он писал: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все " условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично являются органической частично неорганической природы».

Первоначально этой наукой была биология, изучающая популяции животных и растений в среде их обитания.

Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:

§ популяция - группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию;

§ экосистема, включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания;

§ биосфера - область распространения жизни на Земле.

К настоящему времени экология вышла за рамки собственно биологии и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Экология прошла сложный и длительный путь к осознанию проблемы «человек — природа», опираясь на исследования в системе «организм — среда».

Взаимодействие Человека с Природой имеет свою специфику. Человек наделен разумом, и это дает ему возможность осознать свое место в природе и предназначение на Земле. С начала развития цивилизации Человек задумывался о своей роли в природе. Являясь, безусловно, частью природы, человек создал особую среду обитания, которая называется человеческой цивилизацией. По мере развития она все больше вступала в противоречие с природой. Сейчас человечество уже подошло к осознанию того, что дальнейшая эксплуатация природы может угрожать его собственному существованию.

Актуальность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» — к необходимости учета законов и требований экологии — во всех науках и во всей человеческой деятельности.

Экологией в настоящее время принято называть науку о «собственном доме» человека — биосфере, ее особенностях, взаимодействии и взаимосвязи с человеком, а человека — со всем человеческим обществом.

Экология является не только интегрированной дисциплиной, где оказываются связанными физические и биологические явления, она образует своеобразный мост между естественными и общественными науками. Она не относится к числу дисциплин с линейной структурой, т.е. развивается не по вертикали — от простого к сложному, — она развивается по горизонтали, охватывая все более широкий круг вопросов из различных дисциплин.

Ни одна отдельная наука не способна решить все задачи, связанные с совершенствованием взаимодействия между обществом и природой, поскольку это взаимодействие имеет социальные, экономические, технологические, географические и другие аспекты. Решать эти задачи может лишь интегрированная (обобщающая) наука, какой и является современная экология.

Таким образом, из несамостоятельной дисциплины в рамках биологии экология превратилась в комплексную междисциплинарную науку - современную экологию — с ярко выраженной мировоззренческой составляющей. Современная экология вышла за пределы не только биологии, но и естествознания в целом. Идеи и принципы современной экологии имеют мировоззренческий характер, поэтому экология связана не только с науками о человеке и культуре, но и с философией. Столь серьезные изменения позволяют заключить, что, несмотря на более чем столетнюю историю экологии, современная экология — наука динамичная.

2.Трофические цепи и трофические уровни. Правило 10%. Экологические пирамиды.

Экологические пирамиды — это графические модели (как правило, в виде треугольников), отражающие число особей (пирамида чисел), количество их биомассы (пирамида биомасс) или заключенной в них энергии (пирамида энергии) на каждом трофическом уровне и указывающие на понижение всех показателей с повышением трофического уровня.

Различают три типа экологических пирамид.

· Пирамида чисел (численностей) отражает численность отдельных организмов на каждом уровне. В экологии пирамида численностей используется редко, так как из-за большого количества особей на каждом трофическом уровне очень трудно отобразить структуру биоценоза в одном масштабе.

Чтобы уяснить, что такое пирамида чисел, приведем пример. Предположим, что в основании пирамиды 1000 т травы, массу которой составляют сотни миллионов отдельных травинок. Этой растительностью смогут прокормиться 27 млн кузнечиков, которых, в свою очередь, могут употребить в пищу около 90 тыс. лягушек. Сами лягушки могут служить едой 300 форелям в пруду. А это количество рыбы может съесть за год один человек! Таким образом, в основании пирамиды несколько сотен миллионов травинок, а на ее вершине — один человек. Такова наглядная потеря вещества и энергии при переходе с одного трофического уровня на другой.

Иногда случаются исключения из правила пирамид, и тогда мы имеем дело с перевернутой пирамидой чисел. Это можно наблюдать в лесу, где на одном дереве живут насекомые, которыми питаются насекомоядные птицы. Таким образом, численность продуцентов меньше, нежели консументов.

· Пирамида биомасс - соотношение между продуцентами и консументами, выраженное в их массе (общем сухом весе, энергосодержании или другой мере общего живого вещества). Обычно в наземных биоценозах общий вес продуцентов больше, чем консументов. В свою очередь, общий вес консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка, и т.д. Если организмы не слишком различаются по размерам, то на графике, как правило, получается ступенчатая пирамида с сужающейся верхушкой.

Американский эколог Р. Риклефс объяснял структуру пирамиды биомасс так: «В большинстве наземных сообществ пирамида биомасс сходна с пирамидой продуктивности. Если собрать все организмы, обитающие на каком-нибудь лугу, то вес растений окажется гораздо больше веса всех прямокрылых и копытных, питающихся этими растениями. Вес этих растительноядных животных в свою очередь будет больше веса птиц и кошачьих, составляющих уровень первичных плотоядных, а эти последние также будут превышать по весу питающихся ими хищников, если таковые имеются. Один лев весит довольно много, но львы встречаются столь редко, что вес их, выраженный в граммах на 1 м², окажется ничтожным».

Как и в случае с пирамидами чисел, можно получить так называемую обращенную (перевернутую) пирамиду биомасс, когда биомасса продуцентов оказывается меньше, чем консументов, а иногда и редуцентов, и в основании пирамиды находятся не растения, а животные. Это касается в основном водных экосистем. Например, в океане при довольно высокой продуктивности фитопланктона общая масса его в данный момент может быть меньше, чем у зоопланктона и конечного потребителя-консумента (киты, крупные рыбы, моллюски).

· Пирамида энергии отражает величину потока энергии, скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь. На структуру биоценоза в большей степени оказывает влияние не количество фиксированной энергии, а скорость продуцирования пищи.

Все экологические пирамиды строятся по одному правилу, а именно: в основании любой пирамиды находятся зеленые растения, а при построении пирамид учитывается закономерное уменьшение от ее основания к вершине численности особей (пирамида чисел), их биомассы (пирамида биомасс) и проходящей через пищевые цени энергии (пирамида энергии).

В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергии, согласно которому с одного трофического уровня на другой через пищевые цени переходит в среднем около 10 % энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды. Остальная часть энергии тратится на обеспечение процессов жизнедеятельности. В результате процессов обмена организмы теряют в каждом звене пищевой цепи около 90 % всей энергии. Следовательно, для получения, например, 1 кг окуней должно быть израсходовано приблизительно 10 кг рыбьей молоди, 100 кг зоопланктона и 1000 кг фитопланктона.

Общая закономерность процесса передачи энергии такова: через верхние трофические уровни энергии проходит значительно меньше, чем через нижние. Вот почему большие хищные животные всегда редки, и нет хищников, которые питались бы, к примеру, волками. В таком случае они просто не прокормились бы, настолько волки немногочисленны.

Границы литосферы.

Верхняя часть литосферы граничит с атмосферой и гидросферой. Атмосфера, гидросфера и верхний слой литосферы находятся в прочной взаимосвязи и частично проникают друг в друга.

Нижняя граница литосферы располагается над астеносферой – слоем пониженной твёрдости, прочности и вязкости в верхней мантии Земли. Граница между литосферой и астеносферой нерезкая – переход литосферы в астеносферу характеризуется уменьшением вязкости, изменением скорости сейсмических волн и увеличением электропроводности. Все эти изменения происходят вследствие повышения температуры и частичного плавления вещества. Отсюда и основные методы определения нижней границы литосферы – сейсмологический и магнитотеллурический.

Строение литосферы.

В настоящее время в строении литосферы принято выделять земную кору (смотрите Земная кора в цифрах) и жесткую верхнюю часть мантии. Слои литосферы отделены друг от друга границей Мохоровича. Рассмотрим подробнее части, на которые разделена литосфера.

Верхняя мантия

Верхняя мантия – нижняя часть литосферы, находящаяся под земной корой. Другое название верхней мантии – субстрат.

Скорость распространения продольных сейсмических волн около 8 км/сек.

Нижняя граница верхней мантии проходит на глубине 900 км (при делении мантии на верхнюю и нижнюю) или на глубине 400 км (при делении ее на верхнюю, среднюю и нижнюю).

Относительно состава верхней мантии однозначного ответа нет. Одни исследователи на основании изучения ксенолитов полагают, что верхняя мантия имеет оливин-пироксеновый состав. Другие считают, что вещество верхней мантии представлено гранатовыми перидотитами с примесью в верхней части эклогита.

Верхняя мантия не однородна по составу и строению. В ней наблюдаются зоны пониженных скоростей сейсмических волн, также наблюдаются различия в строении под разными тектоническими зонами.

Изостазия.

Явление изостазии было обнаружено при изучении силы тяжести у подножия горных массивов. Ранее считалось, что такие массивные сооружения, как, например, Гималаи, должны увеличивать силу притяжения Земли. Однако исследования, проведенные в середине 19 века, опровергли эту теорию – сила тяжести на поверхности всей земной поверхности остается одинаковой.

Было установлено, что крупные неровности рельефа компенсируются, уравновешиваются чем-то на глубине. Чем мощнее участок земной коры, тем глубже он погружен в вещество верхней мантии.

На основании сделанных открытий, ученые пришли к выводу, что земная кора стремится к уравновешенности за счет мантии. Это явления получило название изостазии.

Изостазия иногда может нарушиться из-за действия тектонических сил, но со временем земная кора все равно возвращается к равновесию.

На основе гравиметрических исследований было доказано, что большая часть земной поверхности находится в состоянии равновесия. Изучением явления изостазии на территории бывшего СССР занимался М.Е.Артемьев.

Наглядно проследить явление изостазии можно на примере ледников. Под тяжестью мощных ледниковых покровов четырех- и более километровой толщины земная кора под Антарктидой и Гренландией «просела», опустившись ниже уровня океана. В Скандинавии же и в Канаде, сравнительно недавно освободившихся от ледников, наблюдается поднятие земной коры.

Таблица 1. Химический состав земной коры на глубинах 10 - 20 км.

Элемент	Массовая доля, %
Кислород	49, 13
Магний	2, 35
Железо	4, 20
Углерод	0, 35
Калий	2, 35
Алюминий	26, 00
Титан	0, 61
Натрий	2, 40
Кремний	26, 00
Водород	1, 00
Кальций	3, 25
Хлор	0, 20

Таблица 2.Уровни звуков в зависимости от источника шума и расстояния

Негативное воздействие на организм человека оказывает и инфразвук (до 20 Гц), вызывая утомление, чувство страха, головные боли, головокружение, а также снижение остроты зрения. Особенно неблагоприятно воздействие на организм человека звуковых колебаний с частотой 4-12 Гц.

Поскольку шум является вредным фактором среды обитания человека, санитарно-гигиенические нормы устанавливают его предельно допустимые уровни (ПДУ). Величина ПДУ зависит от вида деятельности или отдыха человека. В табл. 27 приведены некоторые значения ПДУ в помещениях жилых и общественных зданий и на территориях застройки.

Таблица 3. Предельно допустимые уровни (ПДУ) шума в помещениях жилых, общественных зданий и территорий застройки

6.Концепция устойчивого развития.

Во второй половине ХХ столетия человечество столкнулось с противоречием между своими растущими потребностями и способностью биосферы обеспечить их. После Второй мировой войны экономика планеты выросла в 7 раз, но разрыв между бедными и богатыми странами не только не уменьшился, но все более увеличивался. Впервые термин «устойчивое развитие» появился в докладе Международной комиссии по окружающей среде и развитию под руководством Гру Харлем Брундтланд «Наше общее будущее» в 1987 году. Согласно определению Комиссии, это такое развитие, при котором удовлетворяются потребности настоящего поколения, но не ставится под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои потребности. Доклад комиссии обострил вопрос о необходимости поиска новой модели цивилизации. В нем была показана невозможность решить экологические проблемы вне их связи с социальными, экономическими и политическими проблемами. В докладе прозвучал призыв к новой модели экономического развития, которая получила название «модель устойчивого развития». Дискуссия вокруг устойчивого развития прошла несколько этапов. Первоначально на первом плане стояли проблемы ресурсных ограничений экономического и демографического роста; затем выдвинулись проблемы загрязнения окружающей среды и угрозы глобального экологического кризиса. В начале 90-х годов утвердилось понимание того, что устойчивое развитие имеет социальное измерение, связанное с поляризацией богатства и бедности, проблемами безработицы, старения населения, качества жизни и качества окружающей среды. Предпосылкой устойчивого развития является экологическая устойчивость, то есть сохранение ненарушенных хозяйственной деятельностью человека естественных экосистем, которых в мире осталось 40%, и восстановление нарушенных в необходимом для существования человечества объеме. Для восстановления биосферного равновесия недостаточно стабилизировать или замедлить антропогенное давление на окружающую среду – оно должно снизиться на порядок, что означает соответствующее сокращение мирового производства и потребления. В рамках биосферной концепции устойчивое развитие определяется как «улучшение качества жизни людей в пределах несущей емкости поддерживающих экосистем». Достижение устойчивого развития требует также устойчивой экономики. Экономика считается устойчивой при условии минимизации расходования невозобновляемых природных ресурсов, их замещения возобновляемыми и восстановления последних до уровня, необходимого для сохранения окружающей среды в устойчивом состоянии. К концу ХХ века стало очевидным, что рынок не способен учитывать экологические и социальные издержки экономического роста, поскольку они не очевидны, отсрочены и падают на ресурсодобывающие страны. Цели и ценности устойчивого развития не совпадают с целями рыночной экономики, поэтому они привносятся извне – от гражданского общества, само существование которого зависит от состояния природы. Государство и международное сообщество вправе устанавливать экологические и этические границы для экспансии экономики в природу, что и было продемонстрировано на всемирной конференции под эгидой ООН на Конференции по окружающей среде и устойчивому развитию в Рио-де-Жанейро (1992 г.). В ней участвовали 18 тысяч делегатов из 179 стран, главы 100 государств и правительств. Лозунг конференции провозгласил Генеральный секретарь конференции Морис Стронг: «Мы должны спасти весь мир, или не спасется ни один из нас». Особая роль государства и международных организаций определяется тем, что только они вправе и способны обеспечивать соблюдение субъектами хозяйственной деятельности природоохранных законов и норм, отвечающих критериям устойчивого развития.

На Конференции были приняты 5 документов:

1. Повестка дня на ХХ1 век – программа действий на предстоящее столетие, план устойчивого развития.

2. Декларация о принципах политики в области охраны окружающей среды и устойчивого развития.

3. Заявление о принципах охраны и рационального использования лесов всех климатических зон.

4. Конвенция по климату.

5. Конвенция по охране биологического разнообразия.

Участники конференции призвали руководителей всех стран принять национальные планы устойчивого развития, что и было сделано в 100 государствах, в том числе –и в России. Особенно подчеркивалось в выступлениях участников, что путь к высокому качеству жизни за счет истощения природных ресурсов и обнищания подавляющего большинства населения планеты – тупиковый и ведет к глобальной экологической катастрофе. Принципом номер 1 в Декларации была названа забота о людях – они имеют право на здоровую плодотворную жизнь в гармонии с природой. Цель устойчивого развития – установление нового, справедливого глобального партнерства между всеми странами, создание принципов сотрудничества между ключевыми секторами общества – государством, бизнесом и институтами гражданского общества.

Несмотря на понимание глобального характера экологических проблем, у стран с различным уровнем экономического развития различны пути перехода к устойчивому развитию.

Так, например, перед 30 самыми богатыми странами мира, где проживает около 1 миллиарда человек, стоит задача снижения отходов производства и потребления, отказ от перепотребления, снижения энерго- и ресурсозатрат, переход на возобновляемые источники электроэнергии (солнечные, ветровая, водородная, геотермальная); искусственное лесонасаждение; снижение выбросов парниковых газов, виновников глобального потепления климата.

Перед странами слаборазвитыми и развивающимися стоят другие проблемы при переходе к устойчивому развитию: стабилизация численности населения; внедрение новых агроприемов при обработке земли и искусственном поливе; ликвидация безработицы, неграмотности населения, нищеты, голода; повышение уровня здравоохранения.

Выделяют три аспекта, в которых необходимо обеспечить устойчивость развития цивилизации: во-первых, охрана окружающей среды (гарантированное непревышение антропогенными воздействиями экологической емкости биосферы); во-вторых, охрана популяционного здоровья человека для предотвращения его биологического вырождения; в-третьих, формирование, сохранение и поддержание механизмов (социальных, экономических, политических), которые обеспечили бы решение первых двух аспектов и подавляли бы разрушающие рыночные механизмы. Все аспекты тесно переплетены между собой: здоровье человека зависит от качества окружающей среды, а качество окружающей среды зависит от усилий государства и общественности по сдерживанию наращивания масштабов извлечения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды.

В Российской Федерации Концепция перехода к устойчивому развитию была принята Указом Президента № 440 от 1 апреля 1996 года. В преамбуле Концепции записано: «Следуя рекомендациям и принципам, изложенным в документах Конференции ООН по окружающей среде, и устойчивому развитию (Рио-де-Жанейро, 1992), и руководствуясь ими, представляется необходимым и возможным осуществить в РФ последовательный переход к устойчивому развитию, обеспечивающий сбалансированное решение социально-экономических задач и проблем сохранения благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений людей». Данный документ стал основополагающим в практике перехода России к устойчивому развитию, в нем раскрываются задачи, направления и условия перехода к устойчивому развитию, учитываются региональный аспект, критерии принятия решений и показатели устойчивого развития, а также оговариваются этапы перехода России к устойчивому развитию

Для сбалансированного решения социально-экономических, и экологических задач необходима их определенная последовательность; к первоочередным задачам относятся следующие:

– стабилизация экологической ситуации при выходе из экономического кризиса;

– постепенное улучшение качества окружающей среды за счет экологически ориентированных методов управления и экологизации хозяйственной деятельности;

– ведение хозяйственной деятельности только в пределах емкости экосистем;

– внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий;

– изменение структуры экономики – с ресурсодобывающей на глубокую переработку, внедрение высоких и тонких современных технологий.

Основными направлениями перехода к устойчивому развитию являются:

– создание правовых основ, включающих совершенствование экологического законодательства, и экономических механизмов природопользования;

– разработка системы стимулирования и ответственности за экологические результаты хозяйственной деятельности;

– оценка емкости локальных и региональных экосистем, определение допустимого уровня воздействия на них;

– формирование эффективной системы воспитания, образования и пропаганды идей устойчивого развития.

Переход к устойчивому развитию России может быть осуществлен через обеспечение устойчивого развития регионов. По заявлению высших руководителей страны, на 15% территории, где проживает 60% населения, экологическая ситуация близка к критической. Во всех городах с населением свыше 1 миллиона наблюдается чрезмерное загрязнение атмосферного воздуха, поверхностные воды крупнейшей реки – Волги – характеризуются как «грязные» 4 «а» класса почти на всем ее протяжении; 54, 1 млн. га пахотных земель подверглись эрозии и выведены их хозяйственного оборота. Площадь, занятая отходами, составляет в России 200 тысяч га: 100 тысяч га заняты отвалами и терриконами от металлургической промышленности; на 35 тысячах га размещаются свалки бытовых отходов; на 60 тысяч га – шламы (отходы нефтепромышленности); на 6, 5 тысяч га – полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных отходов. Время выработки залежей таких полезных ископаемых, как медь, составляет 10 лет; свинца – 5 лет; никеля – 25 лет; олова – 5 лет.

Список литературы

1. Калинин В.Б., Ермаков Д.С., Лапшина С.Ю. Устойчивое развитие: Учебно-методический комплект для 10-11 классов. М.: АсЭкО, 2002.

2. Современная универсальная мультимедийная российская энциклопедия Кирилла и Мефодия, 2001.

3. Охрана окружающей среды. Под ред. С.А. Брылова, СПб., 2003.

4. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. М., 1986.

5. Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. М.: Просвещение, 1986.

6. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Под редакцией Супруновича Б.П. М., 1990.

7. Акимова Т.А. Экология. Человек — Экономика — Биота — Среда [Электронный ресурс]: учебник/ Акимова Т.А., Хаскин В.В.— Электрон. текстовые данные.— М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012.— 495 c.

8. Большаков В.Н. Экология [Электронный ресурс]: учебник/ Большаков В.Н., Качак В.В., Коберниченко В.Г.— Электрон. текстовые данные.— М.: Логос, 2013.— 504 c.

9. Карпенков С.Х. Экология [Электронный ресурс]: учебник/ Карпенков С.Х.— Электрон. текстовые данные.— М.: Логос, 2014.— 400 c.

Задачи по экологии

Решения задачи.

В атмосферном воздухе над территорией дома отдыха фоновая концентрация веществ равна: = 0, 04 мг/м³; = 0, 05 мг/м³; = 0, 5 мг/м³; = 0, 06 мг/м³. Ветром на территорию дома отдыха занесено 0, 002 мг/м³ пыли и 0, 004 мг/м³ SO₂. Оценить соответствие воздуха санитарным нормам. Определите класс опасности загрязнителя.

Так как SO₂ и NO₂ обладают однонаправленным действием, объединяем расчеты в одной формуле (10):

Подставив данные из таблицы 8, получаем: условие выполняется.

Для СО: условие выполняется.

Для пыли: условие выполняется.

Вывод: воздух над территорией дома отдыха соответствует санитарным нормам.

Класс опасности загрязнителя определяется сопоставлением показателей в таблицах 8 и 9.